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基于GPS的多站实时时间传递算法

测绘科学技术学报 2017年第1期34卷 15-18页

作者：于合理郝金明田英国杨祖温旭峰信息工程大学北斗导航应用技术河南省协同创新中心 61287部队

提出了一种基于GPS的多站实时时间传递算法,该算法将卫星钟差作为未知参数进行实时估计,利用测站间的共视卫星建立起各测站误差方程之间的联系,同时解算站间时间传递结果和卫星钟差。摆脱了对外部事后精密卫星钟差产品的依赖,不受卫星... 详细信息

提出了一种基于GPS的多站实时时间传递算法,该算法将卫星钟差作为未知参数进行实时估计,利用测站间的共视卫星建立起各测站误差方程之间的联系,同时解算站间时间传递结果和卫星钟差。摆脱了对外部事后精密卫星钟差产品的依赖,不受卫星精密钟差产品精度和实时性的限制,只要站间有足够的共视卫星,即可实现时间传递。实验结果表明:该算法时间传递精度可以达到亚纳秒量级,能够应用于高精度实时时间传递。

关键词：全球定位系统多站实时时间传递精密卫星钟差

结合光流跟踪和三焦点张量约束的双目视觉里程计

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中国惯性技术学报 2016年第4期24卷 473-479页

作者：程传奇郝向阳张振杰赵漫丹信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001 北斗导航应用技术河南省协同创新中心郑州450001

针对城市街道准确实时定位的问题,提出将光流跟踪与三焦点张量约束结合的双目视觉里程计方法。为提高运算效率,将图像序列分为关键帧与非关键帧,对关键帧进行常规的特征点检测与匹配,对非关键帧用Lucas-Kanade光流跟踪特征点对。推导了... 详细信息

针对城市街道准确实时定位的问题,提出将光流跟踪与三焦点张量约束结合的双目视觉里程计方法。为提高运算效率,将图像序列分为关键帧与非关键帧,对关键帧进行常规的特征点检测与匹配,对非关键帧用Lucas-Kanade光流跟踪特征点对。推导了基于前后帧、左右视图三焦点张量约束的观测方程,顾及动力学方程,组成卡尔曼滤波模型。考虑到观测方程的非线性,采用迭代Sigma点卡尔曼滤波进行解算,解算过程中用RANSAC稳健估计策略提纯匹配,以增强系统整体稳健性。实验结果表明:提出的算法在基本不损失精度(X方向优于5 m,Y方向优于4 m)的情况下,计算速度提升6.2倍,单帧图像平均处理时间由0.3115 s下降为0.0503 s,能够满足城市定位实时准确的需求。

关键词：双目视觉里程计光流三焦点张量迭代Sigma点卡尔曼滤波

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基于广播星历的单站载波相位授时算法

测绘科学技术学报 2016年第6期33卷 557-560页

作者：于合理郝金明罗璠谢建涛信息工程大学北斗导航应用技术河南省协同创新中心 63752部队

针对传统单站授时算法的局限性，提出了一种基于广播星历的单站载波相位授时算法。该算法在标准单点定位授时算法仅采用伪距观测量的基础上，增加了载波相位观测量，授时精度得到了显著改善；该算法与精密单点定位授时算法相比，不需要... 详细信息

针对传统单站授时算法的局限性，提出了一种基于广播星历的单站载波相位授时算法。该算法在标准单点定位授时算法仅采用伪距观测量的基础上，增加了载波相位观测量，授时精度得到了显著改善；该算法与精密单点定位授时算法相比，不需要精密轨道和钟差，摆脱了IGS等外部事后精密星历产品的依赖，能够广泛应用于实时授时。并利用IGS站观测数据进行实验分析，结果表明，单站载波相位授时精度明显优于标准单点定位授时算法，授时精度可达1～2ns。

关键词：广播星历载波相位实时单站授时精密钟差

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LEO卫星单频精密定轨电离层模型改进算法

测绘学报 2016年第7期45卷 803-809页

作者：田英国郝金明于合理刘伟平谢建涛张康信息工程大学导航与空天目标工程学院河南郑州450001 北斗导航应用技术河南省协同创新中心河南郑州450001

电离层延迟的有效改正是LEO卫星单频精密定轨的关键所在。目前主要采用电离层比例因子法进行LEO卫星电离层延迟改正,但该方法在电子密度峰值高度确定时未考虑太阳活动、经纬度、昼夜变化、季节等因素的影响。IRI2012模型虽然考虑了上述... 详细信息

电离层延迟的有效改正是LEO卫星单频精密定轨的关键所在。目前主要采用电离层比例因子法进行LEO卫星电离层延迟改正,但该方法在电子密度峰值高度确定时未考虑太阳活动、经纬度、昼夜变化、季节等因素的影响。IRI2012模型虽然考虑了上述因素对电子密度峰值高度的影响,但因其与电离层薄层高度选择的标准不一致,通常它们之间存在系统性偏差而无法直接使用。为此本文提出将电离层薄层高度作为约束条件对IRI2012模型确定的电子密度峰值高度的均值进行参数约束估计,得到一种改进的电离层模型算法,并利用Swarm卫星GPS观测数据对其进行验证。结果表明:改进的电离层模型对Swarm卫星径向、切向和法向定轨精度均有不同程度的提高,尤其对轨道径向和法向精度改善最为明显,分别提高了31.6%和32.0%;同时较大幅度地降低了轨道的系统性偏差,尤其是在径向和法向,分别平均降低了65.0%和54.7%。

关键词：单频精密定轨 Swarm卫星电离层比例因子法电子密度峰值高度 IRI2012模型

Swarm卫星天线相位中心校正及其对精密定轨的影响

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测绘学报 2016年第12期45卷 1406-1412,1433页

作者：田英国郝金明信息工程大学导航与空天目标工程学院河南郑州450001 北斗导航应用技术河南省协同创新中心河南郑州450001

接收机天线相位中心偏差是星载GPS精密定轨必须考虑的误差源,而PCV一般需要多天观测数据进行联合估计,其估计方法及效率显得尤为重要。本文针对传统PCV综合方法计算效率较低、需要存储多天的法方程以及先验信息等问题,提出了一种改进的... 详细信息

接收机天线相位中心偏差是星载GPS精密定轨必须考虑的误差源,而PCV一般需要多天观测数据进行联合估计,其估计方法及效率显得尤为重要。本文针对传统PCV综合方法计算效率较低、需要存储多天的法方程以及先验信息等问题,提出了一种改进的PCV综合方法。该方法通过递推的方式,既不需要存储多天的法方程及先验信息,又能够及时提供PCV信息,进而提高了PCV值获取的效率,为实现Swarm卫星PCV的快速求解提供了一种新的途径。最后,利用星载GPS数据进行了Swarm卫星精密定轨。试验结果表明:采用改进的PCV综合方法,能够提高PCV综合效率,降低所需存储空间;通过与外部精密轨道比较表明,进行PCV改正后,Swarm卫星的径向、切向和法向定轨精度均有不同程度的提高,尤其是对法向精度改善最为明显,平均提高约23.3mm;进行PCV改正后,Swarm卫星各个方向的定轨精度均优于2cm。

关键词：星载GPS Swarm卫星精密定轨天线相位中心变化精度分析

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附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法

测绘学报 2016年第11期45卷 1285-1292页

作者：于合理郝金明刘伟平田英国邓科信息工程大学导航与空天目标工程学院河南郑州450001 北斗导航应用技术河南省协同创新中心河南郑州450001

传统精密单点定位(PPP)时间传递算法通常把接收机钟差当作相互独立的白噪声逐历元进行估计,而忽略了钟差参数历元间的相关性。针对这一问题,本文提出了一种附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法。该算法通过利用Kalman滤波对高稳定度的... 详细信息

传统精密单点定位(PPP)时间传递算法通常把接收机钟差当作相互独立的白噪声逐历元进行估计,而忽略了钟差参数历元间的相关性。针对这一问题,本文提出了一种附加原子钟物理模型的PPP时间传递算法。该算法通过利用Kalman滤波对高稳定度的原子钟钟差进行建模,拓展传统PPP时间传递模型中的接收机钟差参数,并给出了Kalman滤波过程噪声协方差和初始状态向量的确定方法。试验结果表明:该算法可以有效避免传统算法时间传递结果需要一定收敛时间的问题,使解算结果更加符合原子钟的物理特性,能够显著提高时间传递结果的精度和稳定性,可将单站时间传递精度平均提高58%,站间时间传递精度平均提高51%。

关键词：原子钟物理模型精密单点定位时间传递

基于运动捕捉系统的UWB室内定位精度标定方法

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测绘科学技术学报 2017年第2期34卷 147-151页

作者：刘智伟李建胜王安成贾骏超王俊亚信息工程大学河南郑州450001 北斗导航应用技术河南省协同创新中心河南郑州450001

为了对UWB(Ultra Wide-Band)室内定位系统精度进行有效的评估,提出了一种基于运动捕捉系统的UWB室内定位精度标定方法。该方法的实现是基于两个实验完成的。其一是使用全站仪对运动捕捉系统进行精度验证,通过布尔莎七参数坐标转换模型... 详细信息

为了对UWB(Ultra Wide-Band)室内定位系统精度进行有效的评估,提出了一种基于运动捕捉系统的UWB室内定位精度标定方法。该方法的实现是基于两个实验完成的。其一是使用全站仪对运动捕捉系统进行精度验证,通过布尔莎七参数坐标转换模型对实验数据进行处理,表明了运动捕捉系统的精度满足要求,可以用于标定UWB室内定位系统的精度。其二是通过运动捕捉系统来标定UWB室内定位系统的精度,以运动捕捉系统采集的数据为真值,将UWB室内定位系统采集的数据与运动捕捉系统采集的数据进行比较,得出的标定结果符合实际情况,表明了标定方法是有效和可靠的。

关键词： UWB室内定位精度标定方法运动捕捉系统精度验证坐标转换

M-Cholesky分解法快速求解GNSS整周模糊度

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大地测量与地球动力学 2023年第8期43卷 771-774,808页

作者：李克昭田晨冬河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南省454003 北斗导航应用技术协同创新中心郑州市450001

为解决传统最小二乘模糊度去相关算法(least-square ambiguity decorrelation adjustment,LAMBDA)中LDL^(T)分解的对角矩阵D、下三角矩阵L及其转置矩阵L^(T)计算过程复杂、耗时较长等问题,提出M-Cholesky分解法。该方法利用四角规则法,... 详细信息

为解决传统最小二乘模糊度去相关算法(least-square ambiguity decorrelation adjustment,LAMBDA)中LDL^(T)分解的对角矩阵D、下三角矩阵L及其转置矩阵L^(T)计算过程复杂、耗时较长等问题,提出M-Cholesky分解法。该方法利用四角规则法,逐步消元计算合成矩阵各元素,每次消元计算中最多只用到3个元素,可减少存储空间、提高计算效率。仿真与实测实验结果表明,相比于Cholesky分解法,M-Cholesky分解法求解GNSS整周模糊度的计算效率提高约15%。

关键词：模糊度解算 GNSS M-Cholesky分解法最小二乘模糊度去相关算法

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本质矩阵优化分解的相对位姿估计

测绘科学技术学报 2017年第4期34卷 353-357页

作者：张振杰郝向阳孙国鹏程传奇信息工程大学河南郑州450001 北斗导航应用技术河南省协同创新中心河南郑州450000

针对从影像恢复摄像机相对位姿的问题,提出了一种基于李群表示的本质矩阵快速分解的位姿估计算法。通过加权最小二乘方法优化了本质矩阵;利用本质矩阵和平移向量的关系求出了平移向量;由本质矩阵和位姿参数的等式关系建立目标函数,基于... 详细信息

针对从影像恢复摄像机相对位姿的问题,提出了一种基于李群表示的本质矩阵快速分解的位姿估计算法。通过加权最小二乘方法优化了本质矩阵;利用本质矩阵和平移向量的关系求出了平移向量;由本质矩阵和位姿参数的等式关系建立目标函数,基于姿态的李群表示推导了旋转矩阵迭代估计过程;优化了唯一解确定的约束条件,避免了特征点的三维重建。仿真实验和真实图像实验表明提出的算法精度和鲁棒性均优于传统算法,算法效率得到明显提高。提出的算法避免了矩阵奇异值分解运算和大量的矩阵计算,而且只需对两组解进行唯一解确定,能够实现相对位姿的快速高精度估计。

关键词：相对位姿估计本质矩阵目标函数迭代计算李群表示